ประโยคเปิด
ประโยคเปิด คือประโยคบอกเล่าหรือปฏิเสธที่มีตัวแปร ประโยคเปิดไม่สามารถบอกค่าความจริงได้ แต่ถ้าแทนค่าตัวแปรลงไป ประโยคเปิดจะกลายเป็นประพจน์ กล่าวคือสามารถบอกค่าความจริงได้
ตัวอย่างของประโยคเปิด
x+3=5
เป็นประโยคเปิด เพราะเราไม่ทราบว่า x มีค่าเท่าไร จึงไม่สามารถบอกได้ว่าประโยคนี้เป็นจริงหรือเท็จ
หากแทนค่า x ด้วย 2 เราสามารถบอกได้ว่าประโยคนี้เป็นจริง ซึ่ง 2+3=5 เป็นประพจน์
หรือหากแทนค่า x ด้วย 1 เราสามารถบอกได้ว่าประโยคนี้เป็นเท็จ ซึ่ง 1+3=5 ก็ถือว่าเป็นประพจน์เช่นกัน
เขาเป็นนักฟุตบอล
เป็นประโยคเปิดเช่นกัน โดยตัวแปรของประโยคนี้คือ "เขา" ซึ่งเราไม่ทราบว่าหมายถึงใคร จึงบอกไม่ได้ว่าประโยคนี้เป็นจริงหรือเท็จ
หากแทน "เขา" ด้วย "ลีซอ" ประโยคนี้ก็จะกลายเป็นประพจน์ เพราะเราสามารถบอกได้ว่าเป็นจริง
ตัวบ่งปริมาณ
นอกจากการแทนค่าตัวแปรแล้ว อีกหนึ่งวิธีที่สามารถทำให้ประโยคเปิดกลายเป็นประพจน์ได้ คือการเติมตัวบ่งปริมาณหน้าประโยคเปิดนั่นเอง
ตัวบ่งปริมาณมี 2 ชนิด คือ
- for all (ทุกตัว) สัญลักษณ์คือ ∀
- for some หรือ there exists (บางตัว) สัญลักษณ์ ∃
ตัวอย่างการเติมตัวบ่งปริมาณ
∀x[x+x=2x]
อ่านว่า "สำหรับ x ทุกตัว x บวก x เท่ากับ 2x"
∃x[(x=0)→(x2>0)]
อ่านว่า "มี x บางตัว ซึ่งถ้า x เท่ากับ 0 แล้ว x2 มากกว่า 0"
ค่าความจริงของประโยคเปิดที่มีตัวบ่งปริมาณ
การพิจารณาค่าความจริงของประโยคเปิดที่มีตัวบ่งปริมาณนั้น ต้องพิจารณาจากเอกภพสัมพัทธ์ โดยมีวิธีการพิจารณาดังนี้
ข้อความ | เงื่อนไขที่ทำให้จริง | เงื่อนไขที่ทำให้เท็จ |
∀x[P(x)] | x ทุกตัวในเอกภพสัมพัทธ์ ทำให้ P(x) เป็นจริง | มี x อย่างน้อย 1 ตัว ในเอกภพสัมพัทธ์ ทำให้ P(x) เป็นเท็จ |
∃x[P(x)] | มี x อย่างน้อย 1 ตัว ในเอกภพสัมพัทธ์ ทำให้ P(x) เป็นจริง | x ทุกตัวในเอกภพสัมพัทธ์ ทำให้ P(x) เป็นเท็จ |
ตัวอย่างการหาค่าความจริงของประโยคเปิดที่มีตัวบ่งปริมาณ
∀x[x≥1] เมื่อ U={0,1,2,3,4}
แทนค่า x=0 จะได้ว่า 0≥1 เป็นเท็จ
ดังนั้น เราสรุปได้เลยว่าประพจน์นี้เป็นเท็จ เพราะสำหรับ for all นั้น x ทุกตัวในเอกภพสัมพัทธ์จะต้องทำให้ P(x) เป็นจริง ประพจน์จึงจะเป็นจริง
∃x[x2+1=(x+1)2] เมื่อ U คือเซตของจำนวนจริง
แทนค่า x=0 จะได้ว่า
02+1=(0+1)20+1=121=1
เป็นจริง เราสรุปได้เลยว่าประพจน์นี้เป็นจริง เพราะสำหรับ for some นั้น ขอแค่มี x เพียงตัวเดียวในเอกภพสัมพัทธ์ที่ทำให้ P(x) เป็นจริง ประพจน์ก็จะเป็นจริงแล้ว
ตัวอย่างการหาค่าความจริงเมื่อมีประโยคเปิด 2 ประโยค
∃x[x2+x=2]∧∃x[x2=2] เมื่อ U คือเซตของจำนวนเต็มบวก
ถ้ามีประโยคเปิด 2 ประโยค และมีตัวบ่งปริมาณแยกกัน เราจะพิจารณาทีละส่วน
พิจารณา ∃x[x2+x=2]
แก้สมการ
x2+x=2x2+x−2=0(x+2)(x−1)=0x=−2,1
แสดงว่ามี x=1 ที่อยู่ในเอกภพสัมพัทธ์ และทำให้ x2+x=2 เป็นจริง
ดังนั้น ∃x[x2+x=2] มีค่าความจริงเป็นจริง
พิจารณา ∃x[x2=2]
แก้สมการ
x2=2x=±√2
หมายความว่า ไม่มี x ตัวใดในเอกภพสัมพัทธ์ ที่ทำให้ x2=2 เป็นจริงได้เลย
ดังนั้น ∃x[x2=2] เป็นเท็จ
นำประพจน์ทั้งสองส่วนมาเชื่อมกัน
∃x[x2+x=2]∧∃x[x2=2]≡F∧F≡F
∃x[x2+x=2]∧∃x[x2=2] เป็นเท็จ
∃x[(x+3>5)∧(x≤2)] เมื่อ U={2,3,4,5}
ประโยคเปิด 2 ประโยค คือ x+3>5 และ x≤2 มีตัวบ่งปริมาณ ∃x ร่วมกัน
ในกรณีแบบนี้ ประพจน์จะเป็นจริงเมื่อมี x อย่างน้อย 1 ตัว ในเอกภพสัมพัทธ์ ที่ทำให้ประโยคเปิดทั้งสองเป็นจริงได้พร้อมกัน
ลองแทนค่า x=2 จะได้ 2+3>5 เป็นเท็จ และ 2≤2 เป็นเท็จ
ลองแทนค่า x=3 จะได้ 3+3>5 เป็นจริง และ 3≤2 เป็นเท็จ
ลองแทนค่า x=4 จะได้ 4+3>5 เป็นจริง และ 4≤2 เป็นเท็จ
ลองแทนค่า x=5 จะได้ 5+3>5 เป็นจริง และ 5≤2 เป็นเท็จ
แสดงว่าไม่มี x ตัวใดในเอกภพสัมพัทธ์ ที่สามารถทำให้ประโยคเปิดทั้งสองเป็นจริงได้
∃x[(x+3>5)∧(x≤2)] เป็นเท็จ
สรุปเทคนิคการหาค่าความจริงของตัวบ่งปริมาณ
∀x[P(x)] ให้พยายามหา x ที่เอามาแทนใน P(x) แล้วเป็นเท็จ ถ้าเจอเพียงตัวเดียวก็สรุปได้เลยว่าเท็จ
∃x[P(x)] ให้พยายามหา x ที่เอามาแทนใน P(x) แล้วเป็นจริง ถ้าเจอเพียงตัวเดียวก็สรุปได้เลยว่าจริง